Nästa gång du släpper in en DVD i din spelare och slappna av framför din nya 1080p HDTV för att titta på en kristallklar film, ta en stund att överväga den digitala videomanipulationen som pågår.

När allt kommer omkring är din DVD kodad i en upplösning och din HDTV är en annan, och inte en exakt multipel på det. Hur visar den en klar video med minsta bildartefakter?

TV i gamla dagar verkade ganska enkelt: det var analogt, det fanns i luften runt oss och det användes katodstrålerör (CRT). Det handlade om det verkligen, från betraktarens synvinkel.

Bakom allt var det dock några snygga saker på gång - för tiden. För det första var frameraten inriktad på frekvensen av växelströmmen som matade tv: n.

I England och resten av Europa, som använder PAL-kodningssystemet, var frekvensen 50 Hz, och så sattes frameraten till 25 Hz - tillräckligt för att lura ögat för att tolka en snabb följd av ramar som kontinuerlig rörelse. (SECAM-systemet liknar PAL, åtminstone vad gäller den här artikeln.)

I USA, som använder NTSC-systemet (folk skämtade på att NTSC stod för "aldrig dubbelt samma färg") är växelströmmen 60Hz och så sattes frameraten till 30Hz (29.97Hz för att vara exakt).

Det förstorar situationen lite. En TV-CRT visar signalen som en serie linjer från vänster till höger - en process som kallas skanning - hoppar tillbaka till vänster innan du skannar nästa rad. Skanningen fortsätter inte genom att bearbeta raderna i ordning, men genom att hoppa över linjer.

CRT-skanningen skannar alla jämna linjer, hoppar tillbaka till vänster och skannar sedan de udda linjerna, som visas nedan. Detta kallas interlacing.

Visningen av alla jämna linjer (eller alla udda linjer) är känd som ett fält, med två fält per ram. Det betyder att fältets displayhastighet är lika med växelströmfrekvensen (50Hz i Europa och 60Hz i USA).

För PAL-systemet finns 625 linjer per ram (endast 576 linjer är synliga, resten bär annan information) och för NTSC finns 525 (varav 486 är synliga).

Interlaced video minskar tv-signalens bandbredd med hälften, och hjälper till att släpa ut rörelsen (åtminstone på en interlaced TV).

Det udda fältet visas i 1/25 sekunder och förblir på skärmen (fosforerna på skärmen bibehåller bilden i ytterligare 1/25 av en sekund när de försvinner) eftersom det jämnfältet visas. Detta förblir på skärmen för 1/25 av en sekund som det tar för nästa udda fält att visas, och så vidare.

Fälten tas 1/50 av en sekund i taget. Med andra ord är en enda ram inte uppdelad i udda och jämnaste ramar; ramarna skottas separat.

Konvertera framerater

Eftersom filmen är skuten på 24 bilder per sekund måste den konverteras till en annan framerate för visning på TV - en process som kallas telecine.

För Europa var lösningen att påskynda filmen med 4 procent och konvertera filmens ramar till fält (vanligtvis genom att duplicera ramar). Ljudet måste åtgärdas för att säkerställa att den inte var för hög. Det innebar att filmer sprang snabbare på tv (en 90-minuters film är 129 600 bilder, vilket skulle ta 86,24 minuter att visa på TV), men det var inte märkbart.

För USA var problemet mer akut: frameratet måste ökas från 24 till 30 bilder per sekund. Ett enkelt sätt skulle vara att duplicera en ram i fyra. Detta skulle dock ge upphov till jerky motion och användes därför aldrig.

I själva verket fungerar den amerikanska telecine-processen (känd som 3: 2-pulldown) genom att lägga till extra dubbla fält. I huvudsak konverterades fyra ramar (eller åtta fält) till fem ramar (10 fält) genom att duplicera två av fälten. Detta säkerställde mycket mjukare rörelse i videon. Bilden nedan visar processen.

Varje fält för varje ram visas i olika färger av samma färg, med det tidigare fältet som ljusare nyans. Som du kan se bildas ram tre av videon från det tidigare fältet av filmram två, tillsammans med det senare fältet av filmramen tre; ram fyra är bildad från filmfältets tre tidigare fält, kopplat till det senare fältet av filmram fyra.

Datorn åldras

Det var allt bra tills datorskärmarna kom med möjligheten att visa video, särskilt från DVD-skivor. Den största frågan med datorskärmar är att de inte använder ett interlaced scanningssystem - de använder progressiv skanning.

Bildskärmen består fortfarande av linjer, men monitorn skannar dem i strikt följd för att bygga upp en komplett ram, inte som ett udda fält följt av ett jämnt fält. En PC-skärm är också pixelbaserad - den visade signalen är digital.

Huvudproblemet då med att visa video på en dataskärm är att signalen, som är interlaced, behöver omvandlas till en progressiv avsökning. Detta kallas deinterlacing.

Varje ram måste återskapas från två ramar, en udda och en jämn. Eftersom varje ramar i ett par tas vid två något annorlunda tider (1/50: e sekund från varandra), om de helt enkelt kombinerades i en enda ram, skulle rörelsen av objekt som fotograferas kunna ses som synliga defekter.

Dessa defekter kallas vanligen kamming, eftersom skanningarna från udda och jämnfält inte skulle matcha och skulle vara synliga som korta linjer. Bilden nedan visar effekten med en ruta som rör sig från höger till vänster.

Den övre delen visar den interlaced versionen som spelas på en interlaced scan-enhet; Den nedersta delen visar att enkel deinterlacing och spelning på en progressiv avsökningsenhet ger ett kamliknande mönster.